專利名稱：新型人孔樁的設計和施工方法
技術領域：
本發明涉及了一種建筑工程的新型人孔樁的設計和施工方法。
背景技術：
對中高層而言，樁基主要是預制管樁和灌注樁。灌注樁又主要用人工挖孔樁和沖孔、鉆孔樁(此僅以鉆孔樁為例)。現今，因預制管樁大幅降價C80、D500、D600管樁逐步用于高層樁基。管樁以樁長和貫入度為主要控制，如果入土樁長在25m以內一般能入全風化層與強風化界面。有的認為能入強風化0.5m左右。鉆孔樁也不用過多考慮上部地質條件，只要端承處地質條件滿足各方面要求則行了。過去樁的持力層許多選在中風化微風化上，那鉆磨石頭的慢勁就不用提了，現因工藝改進，在強風化做擴大頭(可擴底一倍左右)，縮短了工期，即使這樣，正常工期比打樁、挖樁長是不用爭論的。成孔質量怎么樣，擴大頭只是理論感覺，擴孔滿不滿足設計要求，塌不塌、鋼筋籠偏不偏、樁芯垂直度、芯是否縮徑等均是疑問，有的通過相關檢測手段能予消除，有的則只能長埋地下了，當然其成本比人孔樁貴不少。正常施工、人孔樁質量有保障是業內公認的，成本也很低，問題一是降水，二是成孔，三是孔徑。管樁比其它樁有施工方便、工期短、價格適中，不用考慮地質情況，甚至許多單位地質條件越差，越用此樁。此類樁過去多層用，中高層用人孔樁，現今在中高層上也流行起來了。
萬丈高樓從地起，樁基的安全性和耐久性比樁基上部結構主體更重要。因為上部結構主體質量出問題有先兆，易于發現，可加固處理。而樁基質量出問題很隱蔽、很突然，使我們也可能來得及處理，也可能根本就無機會去處理——這是非常可怕的。所以選取樁型時同等承載力綜合成本、施工方便、快捷只是主要因素。而安全性和耐久性才是選定樁型的決定因素。回過頭來，在中高層選用管樁無可爭議嗎？下面簡要把人孔樁與管樁安全性比較一下。
1.施工上人孔樁質量越上面越容易控制，管樁越上面卻越易碎、裂(打、壓時力最大)。
2.設計上考慮到各種不利的施工因素，人孔樁設計安全系數較大。而管樁往往取(略低)其最大允許值。有時算不出有那么大的承載力而試壓出也用。
3.檢測方法人孔樁用動測、超聲波、抽芯根根過關。而管樁主要做靜載試驗，比例通常百分之一，不少于三根，動測有可能做百分之十。
綜上三點，管樁與人孔樁相比是有些不利，也只能說其有可能不行。下面再從受力和防腐、耐腐綜合分析。
管樁單樁豎向承載力非常強這是大家共知的，但2、3米高的土方滑坡確能把樁沖剪斷卻不是人人都知的。管樁水平抗剪能力差這是公認的，而人孔樁可以調其直徑、筋徑、筋量、芯砼等來實現其抗剪。我們祈禱和平安定，但對地震、臺風、戰爭我們也應有所防備。因為現管樁多用上部為軟土的地質、地震水平力上部最大，軟土無法抵抗，靠管樁顯然不現實。對建筑物來講，樓層越高，上部樓合力重心越高，在水平力(風力等)的影響下偏心距也就越大，對樁基受力影響及其變化也越大。管樁基礎是由單根承載力不同的組織構成某個集中合力。合力衡定，不同樁分力就會衡定。而合力不停變化，單樁分力也必須予之配合而變化。因而管樁無論其砼(C80)還是配筋(冷撥鋼絲、高強)均是硬脆少塑性的。在樁內應力變來變去的情況下會產生材料疲勞，久之會產生疲勞破壞。尤其是極端的應力會產生極端的疲勞，從而加速疲勞破壞的產生，發生米諾骨牌效應，引發其它樁的破壞，導致上部結構的破壞。
防腐不論人孔樁，還是鉆孔樁設計上均有明確設計——那就是鋼筋的保護層厚≥5cm，而管樁卻沒有明說。不同的地質情況，灌注樁徑、保護層厚度、所用水泥均可調整變化適應地質情況，而管樁卻不能。管樁許多不僅不能，而其管頭、焊口均暴露在水土中。其自身又無特殊的防腐措施和防銹功能。其耐腐時間不取決于管樁金屬頭和焊縫，而取決于其四周水土的銹蝕能力。而樁身呢？更可怕。首先，硅酸鹽水泥在硫酸根(SO42-)和氯離子(CL-)中抗腐能力極差，均要回避使用。另外前幾年中國科學院公布了砼試塊在西安、貴陽等地不同土質不同水泥、不同砼標號的埋深試驗。結果硅酸鹽水泥試塊(相當于C20)在多SO42-和CL-土質中強度減小很快，尤其在SO42-土質中不到40年強度降為零。而今高強管樁水泥除了硅酸鹽水泥外我不知還有其它。即使C80的砼密實且耐腐蝕非C20可比，但真有這些討厭的物質，對管樁將是里外兩面的(往往通接頭焊縫打裂或本身沒焊好)腐蝕，如樁身有裂縫，將對樁身。因為樁身處于受力狀態中，所以一旦有這種腐蝕將會加快，甚至成倍增長。一個小部的破壞，會造成一個面的破壞，從而導致單樁破壞。逐步會引起的后果是可以想象的。要回避此類事故發生只有從地質上先弄清。要靠現在的勘探單位弄清是不可能的。而珠江三角洲、沿海一帶，土中多腐蝕物，多CL-這些還用講，用此類樁風險還不大嗎？綜上所述，在中高層使用管樁不是可能不行而是真的有可能性不行——其樁的安全性和耐久性真的有不確定性。
另從成本上講，據深圳萬科地產成本分析，層高超十八層用管樁綜合成本已無優勢。
從工期上講，用管樁可能比其它樁要快，一、二個月，這一、二個月是不短，與商住七十年的使用時間相比，我們有必要急這么一點嗎？如果假定商住7000元/m2，而樁分攤70元/m2，相比為100∶1，相當于一條大牛與牛繩的關系。因為牛繩(不是白給的，說不定更貴)的不牢我們丟失了自己的牛，我們值嗎？
如果因樁出事，業主不僅有財產安全問題，而且還有生命安全問題，甚至會引起社會動蕩。
沒有輕質墻體的嚴重滲漏，就沒輕質墻體新的規范。沒有虹橋事件，就沒有建筑管理條件和質量終身制的出臺。面對沒有經過足夠年限考驗的管樁，尤其面對將使用七十年業主的財產與生命，我們的設計、甲方、政府將如何應對？難道真要象一位博士所說中國人如此短視、如此麻木、非大的事故和血的教訓不足以驚醒！其實推廣管樁的權威們并非不知其隱患，只是不明言罷了。
技術方案本發明的目的在于更新設計觀念和施工方法，為中高層(或大承力)建筑樁提供一種新的人工挖孔樁施工法，為建筑物和社會快速生產一種耐久的(建筑物使用年限)、更安全的、夠力的、穩定的和低耗(社會和自然資源)、低價的樁基。
本發明的目的是通過如下技術方案來實現的本發明包括挖前準備、挖樁、綁扎鋼筋籠、澆砼等施工操作步驟，其特征在于該設計和施工方法是用高標號砼代替樁芯低標號砼，砼標號再低不應低于C35；力主在強風化層以上可靠土層為持力層；樁基端均做新型擴大頭，擴大頭擴孔角為30℃≤α≤45℃；擴大孔澆砼時拋毛石。
本發明所述的沉降量開挖前通過計算，充分估計因沉降使本建筑物各結構部分受影響的大小，作出相應的設計處理通過不同的方法、措施如沉降縫來分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予處理；通過調整樁擴大頭的大小，減小或加大擴大頭對不同土層的壓力以調整其在各持力層中的沉降總量，從而對沉降差實現調控。
本發明的樁護壁及擴大頭壁砼均配制速凝早強砼，用快凝水泥或普通水泥加各種不同比例的速凝劑以控制砼初凝、終凝和早強；所述新型擴大頭的施工方法包括施工前擴大頭成孔部位的支撐穩定設計和具體施工；導井及施工和導井模的設計和使用；支撐——專為新型擴大頭施工穩定配制，分為臨時和固定兩種。在擴孔時，尤其是芯砼澆注時用微型攝象機對現場進行監控，通過對講機進行整體協調、指揮。
本發明根據設計要求的持力土層和勘探地質資料，計算出各樁持力層的大致深度，另根據最近樁孔土樣對照相關地質資料判斷土層位置，計算出擴大頭高度，反推算擴大頭頂的土層深度大致位置，到估算位置后挖導井，導井模及深度由擴大頭高度決定。
本發明中毛石可先于砼澆注前放置擴大頭底邊，砼澆注、振搗時可拋入砼中，也可在砼封底后從樁孔上吊下毛石拋入砼，也可合二為一；所拋毛石必須是硬石，清潔，且潮而不滴水，石子10kg～30kg為宜，早放置的重石除外，拋毛石后必須對毛石周圍進行適度振搗，拋毛石應均勻拋擲，高位應以無水砼處拋入。擴大頭要求45℃≥α≥30℃，而且盡力使α＝45℃。擴大頭頂端設支撐圈梁，配筋根據擴大頭大小定。水平環形筋φ6～8@200～300，斜筋φ6～8間距≤@200，長度不宜超過二次擴孔斜邊長，頂端與護壁砼筋相連，末端至孔底視情況處理；豎向支撐位間距宜600～800，離樁護壁內側距離≥15cm；網、網距10×10左右；打入的竹片或鋼筋，竹片寬10～20，長600～900，間距@200～300。開擴按擴大頭弧長600-800分塊處理。例如把某擴孔分成八塊，對稱開擴，一個面上共擴挖四次，在I區開擴挖時兩端先做好臨時支撐I，開挖I區深度、寬度快到位時做好測量、修整孔土面到位馬上綁筋，掛網，攪拌速凝砼進行澆抹；當砼初凝后≥5min后，開始擴挖II區土，放至I區空處，當I區砼終凝后II區土也差不多到該修整土面了，把土壓頂I區砼面、余土移走，再綁筋……III、IV重復后一圈擴完，又重I區開始新的一圈開擴，直至擴孔到位為止。不同擴孔分塊相應調整，以利開擴，施工方法同上。
本發明與現有技術相比，具有為建筑物和社會快速生產一種耐久的、更安全的、夠力的、穩定的和低耗、低價的樁基等優點。
圖1、圖1A是本發明人工挖孔灌注樁的結構示意圖；圖1B是本發明的護壁詳圖。
圖2是C20、C40樁芯孔擴大頭示意圖。
圖3是另一樁芯孔擴大頭示意圖。
圖4是本發明擴大頭拋毛石示意圖。
圖5是本發明擴大頭hx-fcx曲線圖。
圖6是各種類型地下水埋藏示意圖。
圖7是孔樁水位曲線示意圖。
圖8是本發明擴大頭結構示意圖。
圖9是本發明另一擴大頭結構示意圖。
圖10是圖9擴大頭俯透圖。
圖11是圖9擴大頭立剖面圖。
圖12是擴孔分成八大塊的示意圖。
圖13是擴大頭開挖時支撐示意圖。
圖14支撐結構示意圖。
圖15帆布軟模示意圖。
圖16導井模骨架示意圖。
圖17是樁底擴大頭徑D0/樁砼芯徑D表。
圖18是同等承載力不同砼標號關系表。
圖19是不同砼強度與不同砼價關系表。
圖20是各持力層對應的砼標號表。
圖21是C20速凝砼試驗表。
具體實施例方式
下面結合
對本發明作進一步詳細的描述如圖17、圖18所示，
I.怎樣設計沒有考慮其它因素，假設樁的承載力與持力層同ωAdfc≤1.2Ad0qpa 取0.65同樣承載力不同砼標標號Cx/Cy=>ωAdcxfcy=ωAdcxfcx=>AdcxAdcy=fcyfcx]]>圖18為人孔樁設計標準范圖，許多深圳單位照用至今，個別單位只要將其中的砼標號稍稍調整了一下(如強風化砼為C25，中、微風化為C30，極少用C35)。
從D0/D表中可以看出，不論強風化或中風化持力層，C20樁芯均需在持力層做擴大頭，換句話說當樁芯砼≥C20時，持力層不做擴大頭即是對樁身的浪費。設計人員設計擴大頭的目的就是為了避免此種浪費。
當以微風化為持力層時可以看出只要樁芯砼≤C30，理論上則不需要做擴大頭。
從這也就不難看出圖x重復使用，且持力層強風化時砼為C20，中、微風化為C25的經典與合理了。也可以說現今在人孔樁設計中是以持力層決定樁芯砼(低)標號為主的被動的設計方法。而不是我用高標號砼樁芯持力層必予之相配的主動設計方法。
隨著國力提高、經濟發展、樓越來越高大，建筑技術隨之進步。而運土、堆土越來越遠，越來越難、貴，大孔徑、低標號的人孔樁顯然已不適應社會進步的需要，而如何低耗、低價呢？在此我的人孔樁設計方法是1.允許適量的沉降量(專題)，只要能通過設計與施工有效分解、控制，且不對建筑物造成傷害、影響其使用功能和年限。
2.用高標號砼代替樁芯低標號砼，除非不需要，砼標號再低不應低于C35。
3.不論用何層為可靠土持力層，樁基端均做新型擴大頭。即擴大頭擴孔角為30℃≤α≤45℃(專題)。
4.擴大孔澆砼時拋毛石設計方法解釋第1條是為了控制樁身長度，設計人員必須利用自己的智慧和經驗分化、分解，控制沉降量、實現降低樁價目的。第2條從表ADcx/ADcy中可以看出同等承載樁芯砼標號越高，樁徑越小。即提高砼標號≥C40，最低也≥C35，來縮小樁徑(樁長相同)達到減少樁土方開挖和砼量從而降低成本。第3條新型擴大頭之所選用這么大的擴大角是為減少土方開挖和砼量，也是為了用人力來實現自己所需多大就擴多大的擴大頭。滿足上部樁芯高標號砼在不同持力層的承力平衡需要，從而降低消耗和成本。
為什么敢用高標號砼做樁砼？
A.1.高標號砼在主體結構已多年使用，其安全性、穩定性已基本證實。
2.政府大力推廣商品砼(或集中攪拌)，可用砼泵輸送，使其半成品質量更有保證。
3.排除或控制水的影響，高標號樁芯砼施工控制上有保證(與主體高標號砼專題比較)。
B.新式擴大頭使高標號樁芯砼有了基礎保證。
II.如何施工(后面有詳述)施工操作步驟現因車位、人防、設備等的需要人孔樁的施工已非僅挖樁的問題。已是基坑(或深基坑)與挖樁要綜合考慮的問題。
(一)挖前準備無論打、壓管樁，還是鉆、沖樁或挖樁在基坑施工好后，才進行是經濟上最省、質量更有保證的重要措施。
A.全局觀。選定人孔樁后，甲方或監理應為基坑和挖樁做全面準備，并制定嚴密工作計劃，不要因人為的失誤影響工期。是先挖樁還是先挖基坑應綜合測算且早下決心。無論如何基坑的圍護設計應早進行，如地下水位高且豐富要做止水圍幕(一般水泥土攪拌樁較可靠)，最好在有保證的情況下將基坑與孔樁施工需要的止水圍幕合二為一。有需要要設降水井。
B.開挖之前應根據基坑周圍情況確定四周的監測體系。如有必要，在必要部位設水位觀測井點，甚至地下水回灌井，確保因挖土方、挖樁時基坑水位降低而不致于影響其大量沉降，造成與原建單位的爭執和麻煩。(如回灌也不一不定期能確保，則可邊樁在沉降許可的情況下選擇適當的土層，縮短樁長，加大樁擴大頭；如這樣還不行，則相關邊樁一排或二排改為鉆孔樁)。
C.基坑開挖圍護施工應晝利用原土的支護，采取分段放坡法為好，哪怕挖一段空樁，只要成本合算也行。除非施工面的要求不夠除外，不管何種方法，必須有一個安全、節省的基坑。
(二)挖樁施工原則在保質、保量、安全的情況下突出一個字“快”。
1.具體挖樁方案，根據設計、基坑場地、地質資料、四周環境，確定挖樁的場地平面布置及實施，放線、復核、確定各樁孔位置，并做好樁開挖口。
2.開挖樁孔。按樁孔設計護壁尺寸，挖樁孔土方，挖好后吊垂線，修壁土，使之滿足設計要求，之后馬上下護壁筋支模澆砼，砼強度夠后準備又進行下一節施工。
3.擴大頭。要根據設計要求的持力土層和勘探地質資料，計算出各樁持力層的大致深度，另根據最近樁孔土樣對照相館地質資料判斷土層位置，計算出擴大頭高度，反推算擴大頭頂的土層深度大致位置，到估算位置后挖導井(為減少浪費，及早準確判明持力層位置，導井徑同或略小于樁徑)，支導井專用模(不澆砼、土模間縫用土填實)。導井模及深度由擴大頭高度決定，如果導井深度已超深擴大頭高度，則據現場情況撤掉頂導井模一層(或一半)，按正常護壁要求施工，直至設計持力土層，然后按要求做擴大頭。
如果持力層為中風化層，則先在強風化層做好擴大頭，α≤30℃。如在微風化則視中風化層厚度，確定在哪一層先擴。
(三)按設計制作，綁扎鋼筋籠，按超聲波導管等。
(四)掛導管澆砼1、性能由于樁芯砼采用高標號砼，樁縮徑設計只能就大，不能就小，使樁承載性能比以前提高。砼的耐腐與其水泥品種、砼標號和密實度等有關，在設計同等的耐腐保護層厚度的樁砼中，砼標號越高耐久性越長，所以用高標號砼更具耐久性。總之，無論安全性、耐久性、高標號砼樁優于普通砼樁。
2、成本對比分析根據以往設計經驗(如圖1)，相同承載力、持力層(樁同長)，不同砼標號、擴大頭的樁成本比較，取＝0.68，一般在強風化為持力層的樁、樁芯砼為C20，擴大頭每邊擴≤500cm，一般控制α≤200～300cm。如圖2所示，(C20、C40樁芯孔擴大頭示意圖)。
現我們假定Cx＝C20與C40相比C20 DC20＝2.0m，取hoc20＝hoc40＝0.2D＝0.4mHoc20＝Hoc40＝20m擴大頭C20兩種，一種按原來方法做＝＞h＝3a，另一種同C40，即α≤45℃取α＝45℃，取qpa＝250，D0＝1.475×D＝2.95m，取D0＝3.0m。
Vc20=π4D2(H-h)+12×π4[D2+D02]×h+13×π4D02h0]]>h＝3α時，h=3×D0-D2=3×3.0-2.02=1.5m]]>=>Vc20=π4×22×(20-1.5)+12×π4(22+32)×1.5+13×π4×32×0.4]]>=58.09+7.65+0.94=66.68(m3)]]>V15m=π4D2H=π4×22×15=47.1(m3)]]>V20m＝VC20-V15m＝66.68-47.1＝19.58(m3)α＝45℃時，h=α=D0-D2=3-22=0.5m]]>
V'C20=π4×22×(20-0.5)+12×π4(22+32)×0.5+0.94=64.72(m3)]]>V'15m=V15m=47.1(m3)]]>V20m＝V’C20-V’15m＝64.72-47.1＝17.62(m3)C40D=D02.081=3.02.081=1.44]]>取D＝1.5mh=α=D0-D2=3.0-1.52=0.75m]]>VC40m=π4D2(H-h)+12×π4(D2+D02)h+13×π4D2h0-]]>(不另計)=π4×1.52(2-0.75)+12×π4(1.52+32)×0.75+0.94]]>=34.0+3.31+0.94=38.25(m3)]]>V15m=π4×D2×H=π4×1.52×15=26.49(m3)]]>V20m＝VC40-V15m＝38.25-26.49＝11.76(m3)人孔樁成本＝成孔+砼+鋼筋+砼澆注+其它雖然樁徑減小，鋼筋及其它費用要降低，但此均不計入，另因擴大頭α＝45℃施工措施費C40取1000元，C20取700元。
套定額C2015m內 m定＝m成孔+m砼+m砼澆＝246.034+285.85+52.135＝584.02元/m320m內m定＝641.42元/m3成本Mh＝3αMc20＝V15mm定15+V20mm定20＝47.1×584.02+19.58×641.42＝27507.34+12559＝40066.34元α＝45℃M’c20＝V15mm定15+V20mm定20＝47.1×584.02+17.62×641.42+700＝27507.34+11301.82+700＝39509.16元C4015m內m定＝266.825+392.25+52.135＝711.21元/m320m內m定＝321.124+392.25+52.135＝765.51元/m3Mc40＝V15m定+V20m定+1000＝26.49×711.21+11.76×765.51+1000＝18839.69+9002.4+1000＝28842.35元對比MC20MC40=40066.3428842.35=1.389]]>M′c20Mc40=3950.91628842.35=1.37]]>MC20M′C20=40066.3439509.16=1.014]]>M4M2=28842.3540066.34=0.72]]>Mc40M′c20=28842.3539509.16=0.73]]>如圖19所示，注fx、fy為不同砼強度設計值，x價、y價為不同砼價、人孔樁成孔定額取自2000深圳市建筑工程綜合價格、砼價為2002年1期深圳信息價。
結論從fx/fy與x價/y價關系表中可以看出，除C35樁改為C40樁，其差值為負的外，其余大于零，fx/fy與x價/y價的差值越大，砼承力價差也越大，砼成本節約省的空間也就越大。如果再綜合考慮樁土量減少，樁配筋量減少。高標號砼樁擴大頭拋毛石等成本的降低，可以得出這樣的結論在不浪費的前提下，樁芯砼標號越高越省，標號提高差越大越省。
B.相同承載力、樁芯不同持力層成本比較為計算省事，我們假定，是前面C40樁以強風化層與以微風化層為持力層的比較，見圖3所示。
其中D＝1.5m，D0＝3.0m，D微＝1.70m，由 D微＝1.677取D微＝1.70m，假定中風化、微風化(入微風化0.5)共1.0m則V15m=π4D2H=π4×1.52×15=26.49m3]]>V20m=π4D2H=π4×1.52×5=8.83m3]]>假定樁長25m內終孔V25m=π4D2(x-1)=π4×1.52(x-1)=1.776(x-1)]]> V砼＝V15m+V20m+V25m+V爆巖＝26.49+8.83+1.766(x-1)+2.02＝37.34+1.766(x-1)M微＝M砼成+M微砼M微砼＝V砼m砼定＝[37.34+1.766(x-1)]×(392.25+52.135)＝15808.55+784.78x
M微砼＝V15mm成孔+V20mm成孔+V25mm成孔+V爆巖m爆巖m為相應深度的成孔定額V15mm15m＝26.49×266.825＝7068.19(元)V20mm20＝8.83×321.124＝2835.52(元)V20mm20＝1.766(x-1)×402.053＝710x-710V爆巖m爆巖＝2.02×447.271＝903.48元M微成＝7068.19+2835.52+710x-710+903.48＝10097.2+710xM微＝15808.551+784.78x+10097.2+710x＝25905.75+1494.78x成本M強＝28842.35元(A中算得)假定M強＝M微則28842.35＝25905.75+1494.78x＝＞x＝1.96 取x＝2.0m上面假定中風化0.5m，入微風化0.5m是極少遇見的，對入巖是最有利最經濟的，微風化擴大頭是不能拋毛石的。也就是說其實當x≥2.0時，M強≤M微。
綜合結論由于爆破入巖由政府控制，專業隊施工，手續協調不易，實施時因裂隙水抽排量大，對成本、對環境、對工期均不利，且強風化厚極少薄于x-1＝1m的，因而終孔持力層選在強風人無論從施工成工、工期、方便還是對環境的影響均比在中、微風化要好。故本人力主強風化上終孔。
如果一定要選中、微風化為持力層，原則上選在強風層先擴孔(做法按強風化擴大頭施工法，但擴孔角α≤30℃，防爆巖時塌方)，為爆巖空出空間，方便爆破。
C.同承載力、同芯、同砼標號、人孔樁與鉆孔樁相比，同上假定V強＝V鉆＝VC40＝38.25(m3)則強風化人孔樁成本MC40＝28842.35(元)強風化鉆孔樁成本MC40鉆＝V鉆m成孔+V鉆m砼空＝38.25(5267.61+3922.5)/10＝35152.17(元)比較 結論止水圍幕均不考慮，鉆孔樁一般入強風化之后要加鉆1m以上以確認持力層為強風化，其擴孔h≥3α，不可能同人孔樁α≤45℃，樁芯砼標號極少敢做到C40(即使砼為C40，設計也未必敢按此算)，所以同承載力的鉆孔樁、體積比人孔樁要大得多，成本要遠高于上面的計算，上面的數字是確認鉆孔樁貴過人孔樁，如果以中、微風化巖層為持力層，鉆孔樁就更貴了。
D.人孔樁與管樁比由于管村與人孔樁難以直接對比。故簡單以元/T-即每提供1T的承載力要多少元錢，同時只考慮承壓。高層現用樁大多是D500×125(250T)D600×(110～130)(300T)，由于D500×125樁最經濟，現假設承臺底距強風化20米，按貫例樁保險量1.0m，入強風化0.5m，L＝H+1.0+0.5＝21.5m則單樁價M管＝L管×m管定＝21.5×(7784.29+21868)/100＝6375D500×125樁元/T＝6375元/250T＝25.5元/T人孔樁C40D1.5m 如果再考慮布樁損失管樁1.2，人孔樁1.1人孔樁13.61元/T×1.1＝14.97≈15元/T結論盡管管樁降價，人孔樁的鋼筋與管樁封口筋均沒有考慮，而因用管樁承臺與底板加大，厚、強是必須的，不論是元/T對比分析，還是綜合成本分析，管樁在過十八層的中高層不具備價格競爭優勢。
3.效率由于砼Cx有較大提高，Cx≥C40(最低Cx≥C35)，人孔樁徑及總土方同砼等工程量減少，擴孔措施一般不會再為塌方和二次清孔煩惱。若不入中、微風化，少去了爆破申請及施工的時間，故比同種樁入巖時節省了大量時間。現因護壁砼采用速凝砼，一天在安全情況下可兩節(過去一天最多一節)以上。新擴孔護壁砼用米石速凝砼，只要擴孔較大，可以不停的挖擴，總的挖擴時間大大縮短。人孔樁土方量的減少和挖掘時間大大縮短，加上高標號砼需集中拌制或用商品砼，這又為砼泵的使用提供了可能，如果泵用上砼的澆灌時間也縮短了。總工期將以前縮短三分之一以上。這是鉆孔樁無法比的。如果總體調控合理，挖孔樁工期不比打樁長。
4.安全人孔樁的開挖新的設計與施工方法與舊法比1.因樁芯砼為高標號砼，樁徑減小，土方開挖時與壁土接觸減小，開挖時間縮短，孔土塌方會比舊法少，且護壁砼為速凝砼，要求澆注時間短、早強，因而護壁更安全。2.擴大頭采用新法，邊挖邊澆抹，且配筋網支撐等安全措施，這比以前無論挖擴還是澆注都有安全保證。
至于和其它樁型，缺少可比性。
關于沉降量分析與控制沉降量及其控制一直困惑著我們的設計人員，尤其當中高層建筑持力層不在中、微風化巖層時。
1.沉降的主要構成a.建筑自身沉降；b.基礎下各層總沉降；前者(a)在此不討論，算無此沉降。
2.如果樁在中、微風化，沉降量極小在此也不談，主要談強風化層及其以上的沉降問題。大家都知道，影響、決定沉降量的主要因素是建筑物及其基礎形式，持力層以下各層地質情況、地下水和時間，由于建筑物功能各不相同，建成后使用荷載出入太大。但商住樓建成后其主要荷載(自重)基本上了，故再沉降量是不會太多的。灌孔樁比預制樁要小得多，有地下室比無地下室要小得多。同比下，持力層越上沉降越大，越深越小。漲水時沉降可能減少，枯水時沉降可能增加。尤其是有地下水的人孔樁基，因挖樁時周圍水被抽排，使上部各土層自動壓縮(失水)，當建筑物修建時，地下水不斷補充，從而使此類建筑物沉降相當低。一般沉降都要二、三年后才能穩定，除非周圍另有因素影響。
3.設計沉降與實際沉降。由于我們對土地質與土力學的研究與自然現狀有較大的出入，因而有的設計計算沉降與實際沉降量相差太大而鬧笑話。總而言之，絕大多數的計算沉降量(深圳區)遠比實際要大得多。有近三十層高樓、鉆孔樁基、沉降總量不足1cm，而持力層強風化厚過20米，使設計人員無法想象。其實這是我們太低估大自然土層的承載能力和穩定性了。
4.設計若不按現在理論則無依據，按又與實物出入較大，因而對沉降量(低成本)的控制是對設計院人員經驗和智慧的考驗。我的設計控降建議是a.通過計算，充分估計因沉降本建筑受四周影響的大小，作出相應的設計處理。b.通過不同的方法、措施如沉降縫來分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予處理。c.這點與眾不同，通過調整樁擴大頭的大小，減小或加大擴大頭對不同土層的壓力以調整其在各持力層中的沉降總量，從而對沉降差實現調控。
關于主體結構與人孔樁用高標號砼質量控制比較為破除人們對樁芯用高標號砼的憂慮，特作如下比較。
從設計上主體結構受使用空間限制而人孔樁則無，因而安全系數的調控后者優于前者。
從外觀尺寸人孔樁比主體結構放得寬多了。
從承力上主體豎向結構是越下端相對承力越大，而樁是越上端承力越大(樁內應力通過樁壁逐步分解)，主體豎向結構有的因凈高太高而又必須一次澆搗、鋼筋密度等影響，同樁一樣越上邊砼質量越容易控制。但對承力安全來講卻相反。
從砼澆搗上對人孔樁砼而言，對其質量影響最大的是地下滲水，最不利澆筑部位是擴大頭底部。從拋毛石專題知擴大頭底部的砼在持力層強風化中＞C9～C11，在中風化中＞C19即可，只是隨擴大頭不段上升砼強度要相應提高，達到擴大頭頂端時砼強度要提高至樁芯砼設計強度值。因為配砼時不可能按擴大頭砼底部至頂端強度變化來配，只能就高不就低(這也是擴大頭不拋毛石太浪費的原因)。就拿樁砼C40來講，對持力層在強(C9～C11)風化、中(C19)風化來講，即使拋毛石(適量毛石對砼強度影響不大)，只要施工方法正確，還保證不了樁的安全使用要求嗎？！就是微風化(C31)、C40的砼安全系數還不大嗎？！所以對低標號砼而言，高標號砼在擴大頭部分更安全。水的影響是現實的，但也是可以控制的，最不利的情況下只要能保證砼能有不帶明水的著孔底處就可。通過振動棒把落下的沒有粘水的砼振動流淌擠排積水，抽排積水使之不影響正常澆筑，逐步擴大澆筑面。若新落砼面上孔壁漏水，則可用傘或擋水板暫擋漏水，確保所落砼不粘水。由于抽排積水時會帶走水泥、砂子，則需合理有效補充。澆砼越往上水越小，如果在擴大頭做在強風化(透水性差)，正常情況水不會太多，落料串筒可靈活移動。所落砼操作正常，基本可均布孔芯中，一般以1.5米左右為一節澆筑，砼振搗正常應無問題—而主體豎向結構中有的柱、剪力墻凈空太高，鋼筋太密。澆筑時砼都不好下，下面也看不清楚，振動棒有時不夠長等諸多不利情況都進行了成功澆筑，我們又有什么理由懷疑高標號砼能在人孔樁成功使用呢？！哪怕是C60。另外人孔樁的養護條件是主體結構無法比的。
關于擴大頭拋毛石的理論依據、設計和施工方法a.理論依據便于推算，不計樁芯砼自重，擴大頭(直徑)零線，如圖4所示，為持力層允許設計承載力與樁芯砼承載力平衡線Q0＝Qx1.2RqAD0＝ApfC·c樁芯砼各水平截面關系ApfC·＝Apxfcx⇒fcx=ApfCApx=π4D2fcπ4D2=D2DX2fc]]>Dx=fcfcxD]]>從式中可以看出擴大頭某一截面砼的強度設計值fcx與其截面直徑的平方成反比，即Dx越大，fcx越小。
當Dx＝D0時，Qx≥1.2RqAd0Apx·fcx·c＝1.2RqAd0Apx＝Ad0 如圖20所示的表，是不同持力層對應的擴大頭零線位樁砼強度最低值。從中也看出，對高標號≥C40的樁芯砼，如果擴大頭與芯砼同，不論其持力層為強、中、微風化層，其砼強度均有不同程度的浪費，持力層強度越低，浪費越大，適量拋毛石對砼強度降低不大，而對降低成本和樁砼水化熱很有幫助。這就是拋毛石的依據。
b.設計，從hx-fcx曲線圖中可以得出，擴大頭hx截面砼強度≥fcx則滿足設計和安全需要。
設計上控制拋毛石，假定Cx＝C40fcx＝19.1，h＝aDx＝D0-(D0-D)hx/h，Dx＝2D-Dhx/h＝(2-hx/h)Dfcx=D2DX2·fx⇒Dx=fcfcxD⇒2-hxh=fcfcx]]>fc＝19.1若Cx＝C20fcx＝9.6hx＝0.59hCx＝C25fcx＝11.9hx＝0.73h
Cx＝C30fcx＝14.3hx＝0.84hCx＝C35fcx＝16.7hx＝0.93h如圖20對比可知在微風化的擴孔拋毛石對成本節約不大，在中風化、尤其強風化中經濟價值特明顯，從拋毛石高度hx的合理安全范圍來講0.6≤hx≤0.7h為宜，毛石應是越大越好，總量應控制在1/4～1/3V為宜。
C.拋毛石的施工1.應以施工安全、砼質量有保障為原則前提，若沒有，寧可經濟上受損也不為。
2.毛石可先于砼澆注前放置擴大頭底邊，砼澆注、振搗時可拋入砼中，也可在砼封底后從樁孔上吊下毛石拋入砼，也可合二為一。
3.所拋毛石必須是硬石，清潔，且潮而不滴水，石子10kg～30kg為宜，早放置的重石除外，拋毛石后必須對毛石周圍進行適度振搗，拋毛石應均勻拋擲，高位應以無水砼處拋入，嚴禁把毛石拋向上部有水的砼中。
4.根據不同的樁徑和拋石的難易確定拋毛石的方法和量，量由設計定。
關于“快”“快”字，挖樁孔穿過各土層時，必受外土層地質情況影響，不管南方、北方，有水無水，穿過時間越短，受土層負面影響越小。孔土塌方也越少，抽排地下水也大量減少。從而減小了對地下水資源的浪費。當做擴大頭時也必須快挖土修土快，配筋掛網快，細石砼澆抹也快，支撐也快，驗孔后封孔也快。驗孔合格后馬上快速綁扎鋼筋，合格后馬上準備澆搗砼，澆砼也要快。挖人孔樁做擴大頭尤如過險境，“快”字可避免許多意想不到的事故發生，從根本上減少成本，確保質量。
關于人工挖孔樁的降水分析和砼澆筑要點一、降水分析開挖前的功課是否作足對開挖影響很大。如果勘探地質資料不詳細，不準確，或者主要施工決策人員理解體會不到位，均會對開挖造成負面影響。降水措施是人工挖孔樁施工的重點之一，它直接影響施工的安全，工期的長短，造價的高低。
人孔樁降水無非就是打井降水，孔樁自身降水或二合一的方式而已，其中孔樁自身降水是最經濟的。因為地下地質條件非常復雜，勘探資料未必詳細、準確，人們的經驗、理解認識各不相同，因而有時很難統一意見，有時說不定錯誤的意見還占上風。
挖樁只要能挖下去，那么降水塌點孔也沒關系。只有在塌孔非常厲害，施工人員工作安全受到威脅時才考慮這就晚了。其實開挖前大致也能分析出來，塌也是有原因的。外因就是水即水壓、水量、水流量、水滲速度，內因就是樁孔穿過的地層土質及周圍土質。如果樁孔地質條件很好如土質固結很好，不透水或透水性較差出現塌孔的可能性較小。問題的出現就是地質條件很復雜，孔土質層中特殊層有不穩定層。如軟土層、砂土層。砂土層中尤其是粉細砂的土層。因為這些土層在特定條件下，在水的作用下容易產生涌砂、泥砂等情況，為什么這樣呢？先從地下水的存因談起。
從圖1所示中可以看出，地下水大致分為上層滯水、潛水和承壓水。當(樁1)在滯水層中挖孔時，不大會有多少困難，當在潛水層中挖樁(樁2)時，變數就要多些，如果潛水層不是很深，量不是很大，透水層補給速度不是很快，且透水層自身較穩定，這樣一般樁身孔內降水施工就可以，反之是否樁外降水就要十分慎重考慮。挖樁3時，不管是否采取了降水措施，當挖至隔水層附近時就相當危險了。隔水層離樁入口越深，承壓水壓力越大，產生涌泥涌砂的可能性就越大，如果還挖隔水層，危險就更大了。況且地質條件十分復雜，地下水有可能是樁1、2的組合，在樁孔開挖前，不管土層中有無何類水土層，土層中內力是平衡的，土層不可能產生移動。樁孔開挖后，樁孔壁土挖一節做一節砼護壁，樁孔壁土因孔內側土被挖，壁土原孔壁土沿其壁園弧線上產生內壓力(似石拱橋之拱承力)，以補償孔土被挖后失去的側壓力，如果孔壁土非常密實，自身抗壓能力很強，這種平衡很容易實現，樁孔內也很少有塌土的現象。
如果土質很差，不能有效抗住壁壓、產生壁破壞而塌方，挖孔時得采取有效措施方能開挖成功。
再談不同水對不同土質成孔的影響上層滯水一般對挖孔樁孔開挖影響不大，但是當上層滯水積水面特別大、厚度又很大、上下形成的水壓較大，如果穿過的土層自身又不太好，上層滯水的作用效果已和潛水作用相似，甚至超過了它。上面多次談到土質問題，有的土質挖幾十米都不用外降水，而有的才挖幾米就不行了，關鍵就在土的形成、土質本身和土周圍環境條件及水的影響。一般來講，殘積、坡積、洪積土層，全風化、強風化層挖樁孔較安全容易。而沖積、沉積土層則有可能要外降水才行，象流泥、流砂層等大都由這兩種成因形成的。當挖樁孔穿過大量滯水或潛水的砂層時，如果砂層較密實，顆料較粗大，只要樁內抽水能實現降水就可以不外打井降水，因為這種砂層自身強度高且穩定，透水性強、快，很難形成較大的水位壓差，足以抵抗這種水壓差所形成的側壓力而保持自身穩定，問題就是水怎樣排。如果砂層不太密實，顆粒較細小且多粉質時，不外降水是很難穿過的。大家知道，江河上游水流急，河中多卵石、巨石，下游水平緩則多細、粉砂，塵土可以空中飛揚而土塊則不行，這都是因為砂粒、塵土細小，同等重量或體積下與外界(如水分子、空氣分子)接觸面積相比太大，自身又沒有彼此固結的話在同等作用下很容易產生漂移和飛揚。這種砂層透水性較中、粗砂層差很多，往下挖時很容易形成水位差，而且挖得越深沒有外排水時水位差則會越大，在水的作用下，這種砂、粉粒的內聚力，摩阻力均會降低，自身穩定性會降低，當水位壓差達到破壞其側向平衡內力時流砂將會連續產生，對孔壁和挖掘人員安全造成直接影響，且影響挖樁孔的正常進行，甚至無法再繼續施工下去。
當挖孔穿過土層或砂土層時道理是相似的，即土質自身強度和穩定性，土層透水性較差，往往成為上層滯水層或潛水層的隔水層。土質好不用說，如土為軟土等，自身含水量很大又不透水，又沒有固化，一直還承受著周圍的壓力，如挖土至此類土附近，內力平衡被破壞，容易液化流淌。比如高層打砼快完時砼泵管中的砼放瀉。層高越大，放瀉閥打開后砼沖擊速度、能量也越大。軟土、流泥被擠壓流淌之力受周圍約束不可能象泵放砼那么大，但道理是相似的。象會遇到這些軟土層、軟土砂層、流泥層等均慎重考慮樁外降排水問題。打井降水，實質上是提前降低了這類土層中自身的內壓力，使挖樁側壓力也相應減小，且這類土層中的水分也會相應減小，壓少，而自身承載力和穩定性也相應提高，而液化和流淌的可能性大為減小，即使流淌也是局部、暫時的，不會象打開的水閥流個不停，采取一定的方法是可以穿過的(除非極特殊情況)。
世上沒有全導電的物質，也有安全的電壓、電流，上面講的砂層尤如導線，水尤如電流、水位差尤如電位差(電壓)。
而其它土層尤如導線外的絕緣層，這樣比方的話，打井降水尤如拉閘、停電，滲漏水于樁孔中尤如漏電，土層抗水穩定性的好壞尤如絕緣體擊穿強度Eb＝Ub/h的高低，Ub為擊穿電壓(流泥、流砂產生的水位差)，h為擊穿處電介質的厚度(產生流泥、砂處的土層厚度)，土質越好，“Eb”、“Ub”值就越大，象軟土、粉砂層之類的土質本身就象半絕緣體或半導體，它們又能抗多大的水位差(“Ub”)呢？如果對不同土質的上述指標有定量的研究數據，對地質報告進行詳盡的分析，就可避免盲目性，提高科學性和準確性，挖樁時不用再瞎搏了。
象樁III之類的人孔樁開挖應盡量避免，除非采取特殊措施，否則涌泥、涌砂將因壓差而大量冒出，威脅施工人員的人身安全，并影響樁基質量和進度。
如果不考慮地下水挖樁時抽排對四周的影響，則樁I、樁II可隨自然情況而挖。如果考慮，則需做止水圍幕，根據需要截流透水層上層滯水、潛水，甚至承壓水，使挖樁抽排水時對這些水層沒有多大影響。如果有影響，則視情況設置回灌井，保證四周水位，減少控制四層土層沉降。
二、砼澆筑(一)事前準備1.從全局考慮以每樁質量最易保證為原則，以最小總降水量，最低施工成本、最方便及最快施工為前提進行優化。a.以中、微風化巖為持力層的樁砼澆注，以先易后難、先淺后深、先中后邊為依據，彼此掩護進行連續間隔時間不要太久，不然會無形中增加降水量澆注，綜合多方面因素(比如綁驗筋)制定全面細致的澆注方案。
b.以強風化(或以上)為持力層，則需先深樁做擴大頭、綁筋。澆注砼整個樁擴大頭、砼的施工要綜合考慮。如果擴大頭邊離其它樁身水平距太近，則需謹慎考慮做擴大頭或澆砼時彼此的負面影響，同時采取措施，確保施工安全。
2.降水確定方案a.選好將澆砼樁后進行降水(極少干孔樁)是不可避免的，對孔樁中的水抽排速度、時間對其砼澆注質量是有影響的。如圖2所示，如果急速降水，水位可能很快降至樁孔底，但樁孔外水位曲線可能還很高，但陡(說不定還會把護壁擊穿造成塌孔)，此時就急于綁筋一定要注意安全，綁筋好后驗收過后一定要把樁孔水位降到樁底，相應保持一定時間(視現場情況)，盡量把樁外水曲線的坡度降下來，以利砼的澆注b.以強風化層(或以上)為持力層，從安全的角度不允許成孔后空放，水位曲線底超過擴大頭底水平線則必須抽排。
(二)砼澆注要根據實際情況分析，從砼澆注量，滲水量的大小確定，原則不要澆注水下砼。
1.砼澆注前準備a.振搗手的選撥與培訓。砼澆注成敗一是地下水的影響，二是振搗手的操作，而決定因素在振搗手，對這種高標號砼樁澆搗是絕不允許失敗的，因而振搗手的選撥與培訓、經驗與操作非常重要。
b.砼如果泵送，意味著澆注時間大大縮短，而澆注速度會提高較大。因而樁孔內外的通訊組織、人員、器材等的協調尤為重要。澆前不演驗好是不行的。
c.砼的配制措施。樁砼澆注與地面相比有其特殊性一有水、豎向局部大體積砼，因而砼的配制要因現場情況進行特殊調配。一般要視樁中涌滲水量的大小，增加水泥和砂量，因為樁底砼澆時有水必須邊澆邊用泵抽降水，不可避免會把砼中水泥和砂子抽走，且水本因振搗也會使砼中水泥，砂部分離析，生成浮漿，影響砼的密實度和強度。當樁中無水影響時可按地上砼正常配比、當樁中有水時視水大小。理論上講補充上抽掉尤其水泥和生成浮漿的水泥、砂即可。但實際操作應適當加大用量，以備不利因素，再說究竟抽掉多少水泥，砂子誰又能準確計算估計呢？另外樁身砼量少則幾十立方，多則上百立方。在較短時間內完成砼澆注，樁身砼水泥熱較集中較大，較易產生樁身裂縫，如果其地下水對砼有腐蝕性，則影響樁身砼使用壽命和承載力，因而對水泥一定要注意選擇，如盡量避免用硅酸鹽水泥，怕SO4(水化熱大)；通過提高石子粒徑、級配、減少水泥用量并控制、降低砼中攪制用水量，在安全、條件許可的情況下放置完整，高強、清潔的毛石，盡量減少樁身砼的生成裂縫，以利樁的長久安全使用。
d.封底砼量一定要準備充分、足夠、使之能在較短時間內封澆完樁底。擴大頭底應備相當量的毛石。
2.砼澆注應注意a.注意澆砼原則上避免導管太高，下沉的砼直接入水，以免砼離析。為此終孔時樁底降水井必須設置在水量最大處，并預留砼首澆下底點。
b.振搗樁中砼振搗應按地面有關要求進行。但對有水時應注意，一要注意封底砼一定要靠振動棒振搗，使砼流動擠排孔底水，使之集中一處以利抽排。二是要注意振搗棒抽、插時不要粘水，以免帶放水入砼中，盡量減少因振動而產生的浮漿。三要注意不能漏振和過振，漏振會使砼疏松不密實，過振會使砼中石子過分下沉，產生局部砂漿層(強度會降低)，這些都不利于樁身的承載。四要注意振動棒搗深度，太深會使已振搗好的砼再次復振，而太淺又會使新的砼欠振或漏振，所以振搗手一定要頭腦清醒，在停搗前要注意，現場澆砼的厚度和振搗棒的位置，振搗新下砼時振動棒尖入原砼10～20cm為宜，防止脫層、斷樁等現象。五要注意通過砼導管和振動棒使樁中水和砼澆注按順時或逆時針轉動，原則上使下的砼基本均布在樁孔面中(砼一振動，石子下沉而漿流淌，如果總往一處則該處砼石子多而它處少，對樁施工質量不利)。
c.砼澆注速度原則上越下面要越快，灌注的砼在樁中的上升面只要高于滲水回升面就可以。
d.樁底砼澆注時可適當增加抽水泵數量，一定要把水壓下來保證砼正常(不粘水)下落，只要砼能正常下落，抽水前應停振，盡量使水漿中的水泥、砂多沉淀一些。
e.如果拋毛石則要注意安全和拋毛石后毛石砼質量的控制。
(三)監控除振搗手精心選擇，培養訓練外，可安裝小型攝像機對樁芯砼澆筑同步指揮、監控。
關于護壁及擴大頭壁砼一般挖樁孔壁砼均是普通砼，正常一天一節就不錯，為了確保“快”字施工法，各地方可根據情況，配制速凝、早強砼，主要是用速凝水泥或普通水泥中加(各種)不同比例的速凝劑以達控制砼初凝、終凝、早強的目的。各工地可根據當地情況與實驗室合作，配制各自所需的砼。這樣挖孔時可一天兩節或更多，擴孔也不塌方了。而護壁模使用周轉大增，極大的縮短了成孔時間，減少了成本。此法越干越好，如果有水(或水多)、土質不穩定(或不安全)則注意施工進度節奏。
如圖21所示的C20速凝砼試驗表表中，1#、2#試件除水量外，其它相同，1#水量大，無論初凝、終凝還是早期強度均比2#晚或低。2#、3#試件是骨料不同其它們同，初凝、終凝時間相差不大而強度相差大。2#、4#試件是速凝劑比例不同其它同。4#無論初、終凝還是早期強度均強于2#、3#、5#試件是米石速凝劑比例不同其它同，與2#、4#相似。
綜上所述，水多會推遲初、終凝及使早強低。速凝劑比例大則初、終凝會提前、早強高。石子越大強度越高，速凝劑比例用量及配合比應根據各地各工期的情況現場試配對比、使用。
關于新型擴大頭施工方法規范要求，擴大角宜α≤30℃，a/h設計時一般取值1/3～1/2，多為1/3，見圖1。
這種新型擴大頭要求45℃≥α≥30℃，而且盡力使α＝45℃(即按此角施工)，因為擴大頭不可能象護壁砼那樣支模澆注，坡度多大都有塌方的可能，所以采用特殊技術措施，解決土方塌方問題，使擴底可根據上部受力大小，決定擴底孔的大小；且土方與砼總量最小，為什么擴大角一定要向α≤45℃≈45℃呢？下面簡單分析一下擴大頭擴大處體積和成本對比。
D0＝D+2ah＝actgα 擴大頭擴大部分體積 在此α由Cx決定取Cx＝C40時，D0=2D⇒a=D2]]> a/h=13⇒ctgα=3,]]>α＝30℃＝＞ctgα＝1.732，α＝45℃＝＞ctgα＝1a/h=13]]> α＝30℃ α＝45℃ V′擴Δ＝V擴Δ1-V擴Δ2＝0.764D3V″擴Δ＝V擴Δ1-V擴Δ3＝1.177D3V擴Δ＝V擴Δ2-V擴Δ3＝0.431D3從V″擴Δ＞V′擴Δ＞V擴Δ3中可以看出α角度越大(尤其α≤45℃≈45℃時)，D越大(樁徑越大)，則V擴Δ越小，越省。加之擴大頭底可放或拋毛石以減少成本，所以在強風化持力層中做擴大頭時α角越大越好，哪怕花點大角度的措施費也值。注意因砼受力時最省原因也必須使α≤45℃。
施工法A.施工前擴大頭成孔部的支撐穩定設計。
影響設計的因素擴大頭大小、土質、地下水的多少、施工的成本快慢等。根據以上各因素的變化，組合需要無數個設計方案。所以這里無法一一列舉，只能是設計原則一確保擴大頭孔安全、支撐穩定。方案上要充分利用原土抗壓能力，經濟最省，施工時方便、快捷。
受力分析見圖8、9所示，從圖中擴大頭成孔后原土簡單受力看出由于孔壁有沉降的趨勢或沉降量，孔壁內力調整平衡后假定形成了原土壓、拉力AB分界線。原土受壓是安全、穩定的。而不穩定、不安全的部位則在受拉區，最不穩定的就是樁孔與其擴大頭相交處。如果樁徑護壁下沉量過大，會影響原土的內聚力，甚至破壞原土的穩定，輕則原土塌方，重則塌孔。而擴大頭原土壁因孔壁沉降和護壁砼的支撐局部形成Z’G’B’壓拉、拱弧分界線。如果不處理，在水和原土塑性的影響下，受拉區的土會逐步塌方，從而改變壓、拉弧拱分界線，使此線往壓土內移，最終會造成更大的塌方和破壞。
所以控制樁孔護壁的下移，擴大頭土的穩定是擴大頭設計施工方案的核心。
如圖10、11所示，(方案由設計人員定)(1)水平環形筋φ6～8@200～300。
(2)斜筋φ6～8間距≤@200，長度不宜超過二次擴孔斜邊長，頂端與護壁砼筋相連，末端至孔底視情況處理。
(3)豎向支撐位，其設置位置、數量、大小視擴大頭定，其間距宜600～800，離樁護壁內側距離≥15cm，防止影響豎向交通。
(4)網、網距10×10左右(可用鋼絲、麻、線等網)作用，澆抹速凝細(米)石砼時防止砼塌落，控制因砼太薄產生的裂縫，加強砼與筋的整體性。
(5)打入的竹片或鋼筋，竹片寬10～20，長600～900，間距@200～300，作用分解、傳遞土重，以利支撐。
(6)竹釘或鋼筋釘。作用通過此釘使水平和斜筋與原土整體性更強。
(7)瀉水孔，根據水多少及其位置定，作用排瀉擴孔土滲漏水，確保其孔壁安全。
(8)支撐加強小圈梁，其數量、圈梁中配筋多少、大小根據擴孔大小、土質來定。
(9)擴大頭底端圈梁，視情況定。
B.具體施工1.擴孔a.準備，擴孔前孔底的降水要充，孔近周重物不用的要轉移，擴孔的安全措施要到位，擴孔人員的操作、安全培訓要合格，根據樁徑的大小，擴孔量作好人員、工具、器材物資的準備，孔內外的組織協調一定要嚴密。一旦開擴，原則上一擴到底，換人也不停工。
b.開擴，根據圖12所示，把例樁擴孔分成八塊(根據樁大小，樁內孔弧長約0.6～0.8米來控制對稱分)，對稱開擴。一個面上共擴挖四次，在I區開擴挖時兩端先做好臨時支撐I，如圖13。開挖I區深度、寬度快到位時做好測量、修整孔土面到位馬上綁筋掛網，攪拌速凝砼進行澆抹。當砼初凝后≥5min后，開始擴挖II區土(不擾動I區砼)，放至I區空處，當I區砼終凝(h≤10min)后II區土也差不多到該修整土面了，把土壓頂I區砼面、余土移走，再綁筋……III、IV重復后一圈擴完，又重I區開始新的一圈開擴，直至擴孔到位為止。
c.擴大頭開挖時的臨時支撐I，防止開挖原土時震擾，控制原土變形。中間過渡支撐II(可變節)，控制已成孔原土變形。最終支撐III，確保擴大頭安全。
2.速凝砼的操作。由實驗室提供的資料進行配制，操作在擴大孔處，每次只攪制澆抹一處(同理對稱開擴則需要兩次)。先把配料、盆具等放于擴大頭處，兩人(孔小一人)戴膠手套配合。速凝水泥、普通水泥加速凝劑是速凝砼的兩種選擇。前者貴、后者便宜且可調整速凝劑量來調整速凝砼的初、終凝時間。在此以后者為例先把干砂、米石在水泥和速凝劑按比例干拌好后，分批量密封桶中和水一起吊放至擴大頭相應處，準備好后將測定配比水加入桶中，兩人用手迅速攪拌，務必于30秒內將砼干料與水拌勻，之后立即將速凝米石砼抓起向擴大頭孔壁處澆抹、擠壓，最后用手壓平砼面。處理完后立即清洗工具，準備進行下一次砼的澆抹。如果砂石含水量太高，則先在樁外拌勻砂、石，在擴大頭底加水泥與速凝劑，此速凝砼初凝≤5min，終凝≤10min。
3.擴大頭四周滲水，只排不堵。如有壁土滲水，澆抹砼后立即做瀉水孔，如做擴大頭前樁孔有滲水，則在最后一節護壁上做瀉水孔瀉水，原則上不許樁孔滲水破壞擴大頭穩定。
關于導井導井是其它人孔樁施工沒有的，有沒有意義？不僅有意義，而且較大，a.首先經濟上，有了導井，使我們在做樁擴大頭前就知道持力層的深度，避免我們到了持力層才想到做擴大頭。由于導孔的開挖后不澆砼護壁，正常情況下挖完一節安裝好一節后又可繼續往下挖，如此重復，因而挖掘速度是非常快的，同時也使我們在總時間分時間的安排上能合理安排調節。c.由于有了導井，我們能把擴孔上的一節護壁按我們擴孔的需要進行綜合處理，為擴孔保駕護航。
d.可充分利用導井，在擴孔前把樁水位(尤其水多時)降下來，減少水對擴孔的破壞。
e.因為有導井，擴孔前原土內應力已調整，利于擴孔的實施，擴孔時土方量已減少，工人可根據自己的情況在導井中調整自己的位置，相當方便擴孔施工，而且安全。
導井是一個臨時的操作手段，如果計算的導井深度已過而仍未到持力層，則上端導井模要拆，重新按護壁標準做，這就是說合理的導井模應比護壁小些。由于導井模是臨時，又不成形砼，故其形狀不必象護壁模要求高，但其強度和剛度要求相當高，以利導井繼續深掘和以后做擴大頭施工人員及物資、器具的安全。
設計制作導井模，根據此模的特殊性，如圖16所示，這里簡單設計一種模，這里導井模為模骨架，連接件組成，按示意圖尺寸組模，D下模＝D上模+200。
骨架模(水平連接口)用的(或不銹鋼)管(外徑20，壁厚2～4)為材料，水平骨架弧度根據現場樁徑優化選定，一片骨架分上、下兩部分。
如圖15所示，模為軟模，由優質帆布制作圖，帆布模四周縫制均相同，其長度由擴孔需要定，用繩將兩片模邊扣洞一穿連，您就會得到您需要的軟模。
連接件豎向用金屬插銷，也可通過此銷調整模高度，模骨架間連接也可用軟模與軟模(或骨架)用軟繩連接，也可用金屬銷。
因為骨架與軟模分離，可先支好骨架模，拼模可疊拼、側拼(不在一線上，相似前者)和遠拼(中間有一定距離)既可剛接，又可軟接，所以這種模不必太多考慮其弧度，非常方便拼裝成形和使用。
關于支撐此專為擴大頭擴孔時和擴孔后穩定而專設，分臨時和固定支撐兩種。
臨時支撐從高度上分可變與不可變，從材質上又可分金屬和非金屬，金屬一般用鋼管，非金屬用砼或鉿，臨時不可變支撐一般是由砼或鉿制作。臨時可變支撐一般用鋼管制作如鋼管支柱圖，此圖為香港一家一頂撐系列范圍，但不是很適合我們的擴大頭施工。
為此，將此管的外螺紋管以上部分全部采用，只是將兩外螺紋管下截頭部分對焊，使之變成長約70cm，上、下兩端均為外螺紋管。從而使上下均用內管，無論上、下管可調整支撐高度，再配上不同高度的上、下內管，就可使此支撐與擴大頭的各種需要相配，如圖14所示。
固定支撐是擴大頭施工完好后，去替換臨時支撐，此支撐將長埋擴大頭砼中，因此此支撐應為砼或鉿制作。強度≥擴大頭砼強度(或+5mPa)。固定支撐又由撐帽和支撐兩部分組成，撐帽要根據支撐面積大小、疏密來定可有可無、可大可小，可強可弱。支撐截面大小由其承力和高度，根據設計和施工現場定，無論撐帽或支撐都要提前15天以上預制。
人孔樁的難點、要點除不利地質成孔外，主要是其擴大頭的擴孔施工和樁芯砼的澆筑施工。由于擴孔的工序較復雜，光靠擴大孔中工人單獨施工是不可能做到又快、又省、又好的，而砼澆筑務必確保，否則后果十分嚴重。無論是對樁孔中操作手的監控或支持，采用微型攝象機現場監控均有必要。泵送砼的大量使用，為便于全局指揮協調，建立適當的通訊網(如對講機等)是應該的，也只有指揮、監控網的有效建立，才能有效地確保新型人孔樁的實施。
權利要求
1.一種新型人孔樁的設計和施工方法，包括挖前準備、挖樁、綁扎鋼筋籠、澆砼等施工操作步驟 其特征在于該設計和施工方法是用高標號砼代替樁芯低標號砼，砼標號再低不應低于C35；力主在強風化層以上可靠土層為持力層；樁基端均做新型擴大頭，擴大頭擴孔角為30℃≤α≤45℃；擴大孔澆砼時拋毛石。
2.根據權利要求1所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于所述的沉降量開挖前通過計算，充分估計因沉降使本建筑物各結構部分受影響的大小，作出相應的設計處理；通過不同的方法、措施如沉降縫來分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予處理；通過調整樁擴大頭的大小，減小或加大擴大頭對不同土層的壓力以調整其在各持力層中的沉降總量，從而對沉降差實現調控。
3.根據權利要求2所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于所述施工方法包括樁護壁及擴大頭壁砼均配制速凝早強砼，用快凝水泥或普通水泥加各種不同比例的速凝劑以控制砼初凝、終凝和早強；所述新型擴大頭的施工方法包括施工前擴大頭成孔部位的支撐穩定設計和具體施工；導井及施工和導井模的設計和使用；支撐——專為新型擴大頭施工穩定配制，分為臨時和固定兩種。
4.根據權利要求3所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于所述施工方法還包括在擴孔時，尤其是芯砼澆注時用微型攝象機對現場進行監控，通過對講機進行整體協調、指揮。
5.根據權利要求1所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于根據設計要求的持力土層和勘探地質資料，計算出各樁持力層的大致深度，另根據最近樁孔土樣對照相關地質資料判斷土層位置，計算出擴大頭高度，反推算擴大頭頂的土層深度大致位置，到估算位置后挖導井，導井模及深度由擴大頭高度決定。
6.根據權利要求1所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于毛石可先于砼澆注前放置擴大頭底邊，砼澆注、振搗時可拋入砼中，也可在砼封底后從樁孔上吊下毛石拋入砼，也可合二為一；所拋毛石必須是硬石，清潔，且潮而不滴水，石子10kg～30kg為宜，早放置的重石除外，拋毛石后必須對毛石周圍進行適度振搗，拋毛石應均勻拋擲，高位應以無水砼處拋入。
7.根據權利要求6所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于擴大頭要求45℃≥α≥30℃，而且盡力使α＝45℃；擴大頭頂設支撐圈梁，水平環形筋φ6～8@200～300，斜筋φ6～8間距≤@200，長度不宜超過二次擴孔斜邊長，頂端與護壁砼筋相連，末端至孔底視情況處理；豎向支撐位間距宜600～800，離樁護壁內側距離≥15cm；網、網距10×10左右；打入的竹片或鋼筋，竹片寬10～20，長600～900，間距@200～300；根據擴大頭大小變化，配筋予以相應調整。
8.根據權利要求7所述的新型人孔樁的設計和施工方法，其特征在于按擴大頭弧長600-800分塊處理，把擴孔分成八塊，對稱開擴，一個面上共擴挖四次，在I區開擴挖時兩端先做好臨時支撐I，開挖I區深度、寬度快到位時做好測量、修整孔土面到位馬上綁筋，掛網，攪拌速凝砼進行澆抹；當砼初凝后≥5min后，開始擴挖II區土，放至I區空處，當I區砼終凝后II區土也差不多到該修整土面了，把土壓頂I區砼面、余土移走，再綁筋III、IV重復后一圈擴完，又重I區開始新的一圈開擴，直至擴孔到位為止，分區數量根據擴大頭大小增減，施工方法同上。
全文摘要
本發明涉及了一種建筑工程的新型人孔樁的設計和施工方法。它包括挖前準備、挖樁、綁扎鋼筋籠、澆砼等施工操作步驟，其特征在于該設計和施工方法是用高標號砼代替樁芯低標號砼，砼標號再低不應低于C35；力主在強風化層以上可靠土層為持力層；樁基端均做新型擴大頭，擴大頭擴孔角為30℃≤α≤45℃；擴大孔澆砼時拋毛石。本發明所述的沉降量開挖前通過計算，充分估計因沉降使本建筑物各結構部分受影響的大小，作出相應的設計處理；通過不同的方法、措施如沉降縫來分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予處理；通過調整樁擴大頭的大小，減小或加大擴大頭對不同土層的壓力以調整其在各持力層中的沉降總量，從而對沉降差實現調控。本發明與現有技術相比，具有為建筑物和社會快速生產一種耐久的、更安全的、夠力的、穩定的和低耗、低價的樁基等優點。
文檔編號E02D5/34GK1492110SQ0213474
公開日2004年4月28日 申請日期2002年9月13日 優先權日2002年9月13日
發明者鄭鴻彰 申請人:鄭鴻彰